D´ emarche et premiers r´ esultats d’analyses g´ en´ etiques sur le chˆ ataignier
Cathy Bouffartigue
INRA - UMR Agir - ´ equipes Magellan et Odyc´ ee
10 janvier 2019
Plan
Contexte
Questions ”du terrain” et formulations ”de chercheur”
Du choix des chˆ ataigniers ` a g´ enotyper jusqu’aux r´ esultats : les
´ etapes
Un peu de g´ en´ etique pour comprendre la suite Quelques r´ esultats de g´ en´ etique
Quelle structuration des populations de chˆ ataignier de la zone d’´ etude ?
A quoi correspondent g´ en´ etiquement les vari´ et´ es g´ enotyp´ ees ?
Plan
Contexte
Questions ”du terrain” et formulations ”de chercheur”
Du choix des chˆ ataigniers ` a g´ enotyper jusqu’aux r´ esultats : les
´ etapes
Un peu de g´ en´ etique pour comprendre la suite Quelques r´ esultats de g´ en´ etique
Quelle structuration des populations de chˆ ataignier de la zone d’´ etude ?
A quoi correspondent g´ en´ etiquement les vari´ et´ es g´ enotyp´ ees ? Conclusion
Annexes
D´ eroulement de la th` ese
I Encadrement : Laurent Hazard (directeur de th` ese), Nathalie Couix et Timoth´ ee Flutre
I Ecole doctorale : ABIES (AgroParisTech) I Financement : Fondation de France I Dates : 01/12/2016 -30/09/2020
I Partenaires scientifiques : UMR Biogeco et FCBA I Acteurs de terrain et date de d´ ebut de partenariat :
F´ ed´ eration R´ enova (2015), ACRC (2016), Association pour le
renouveau de la chˆ ataigne en Hautes-Pyr´ en´ ees (2016),
Paysans du Rance (2017), Syndicat des Producteurs de
Chˆ ataignes du Var (2017), Croqueurs de Pommes du Limousin
Objet de la th` ese : La conservation et la gestion de la diversit´ e de chˆ ataigniers par des acteurs de terrain
I D´ ecrire la diversit´ e de chˆ ataigniers de la zone d’´ etude I S’int´ eresser aux vari´ et´ es d´ efinies par les acteurs de terrain et
ce ` a quoi elles correspondent g´ en´ etiquement
I Mieux comprendre comment sont per¸cus les chˆ ataigniers et les
vari´ et´ es par des acteurs de terrain qui conservent et g` erent la
diversit´ e. Comprendre ce ` a quoi ils sont attach´ es (patrimoine,
local, ancien, goˆ ut, calibre, etc) et ce qu’ils en font (Choix de
greffage et de plantation, etc).
Objectifs de la pr´ esentation
I Donner quelques r´ esultats de g´ en´ etique et des ´ el´ ements de compr´ ehension
I Introduire l’atelier-discussion : ”La chˆ ataigne locale est-elle d’ici ?”
I Sonder votre int´ erˆ et pour ces r´ esultats et les formes de
restitution qui vous seraient les plus utiles
Plan
Contexte
Questions ”du terrain” et formulations ”de chercheur”
Du choix des chˆ ataigniers ` a g´ enotyper jusqu’aux r´ esultats : les
´ etapes
Un peu de g´ en´ etique pour comprendre la suite Quelques r´ esultats de g´ en´ etique
Quelle structuration des populations de chˆ ataignier de la zone d’´ etude ?
A quoi correspondent g´ en´ etiquement les vari´ et´ es g´ enotyp´ ees ? Conclusion
Annexes
Cette ”vari´ et´ e” est-elle ”locale” ?
Les populations de chˆ ataigniers sont-elles tr` es structur´ ees ?
I Avoir une connaissance plus pointue du territoire et du patrimoine castan´ eicole
I Revendiquer le caract` ere local des vari´ et´ es ou la sp´ ecificit´ e d’un territoire- signe de qualit´ e (AOP par exemple) I Adaptation au territoire ?
Mail de Laurence Bruel, CA Cantal le 26/01/2018 : [...] Dans le
Cantal (voisin de l’Aveyron), la communaut´ e de communes de
Chˆ ataigneraie cantalienne a inscrit dans son projet de territoire la
relance d’une production de chˆ ataignes [...] Dans ce cadre, il nous
semble important de g´ enotyper les vari´ et´ es traditionnelles les plus
Des arbres qui portent le mˆ eme nom sont-ils ”les mˆ emes” ? Des arbres qui se ressemblent sont-ils ”les mˆ emes” ?
A quoi correspond g´ en´ etiquement ce que les acteurs de terrain appellent ”vari´ et´ e” ? Des
vari´ et´ es clonales, multi-clonales, des familles ?
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Contexte
Questions ”du terrain” et formulations ”de chercheur”
Du choix des chˆ ataigniers ` a g´ enotyper jusqu’aux r´ esultats : les
´ etapes
Un peu de g´ en´ etique pour comprendre la suite Quelques r´ esultats de g´ en´ etique
Quelle structuration des populations de chˆ ataignier de la zone d’´ etude ?
A quoi correspondent g´ en´ etiquement les vari´ et´ es g´ enotyp´ ees ?
Lieux d’´ echantillonnage et partenaires de terrain
Prospection
I Echantillonner la diversit´ e connue par les acteurs de terrain I G´ enotypage de chˆ ataigniers ph´ enotyp´ es
I G´ enotypage de plusieurs chˆ ataigniers par vari´ et´ e connue I G´ enotypage de chˆ ataigniers de vari´ et´ e inconnue
I Evaluer le biais d’´ echantillonnage
I Echantillonnage al´ eatoire sur 3 zones en Pyr´ en´ ees + Var I Replacer cet ´ echantillonnage dans un contexte plus large
I G´ enotypage d’hybrides intersp´ ecifiques et de vari´ et´ es espagnoles
I G´ enotypage de chˆ ataigniers forestiers : Finist` ere, Aquitaine,
Pays Basque, Cantal, Aveyron, H´ erault, Gard, Var, Corse
Etapes des analyses g´ en´ etiques
G´ enotypage conjoint de chˆ ataigniers ”forestiers” et ”cultiv´ es”
Chaque r´ esultat est construit sur de nombreuses ´ etapes depuis le pr´ el` evement d’une feuille jusqu’aux nombres rentr´ es dans un
tableau I Sur le terrain : Pr´ el` evements de feuilles
I Au labo : Extraction de l’ADN, PCR, S´ equen¸ cage ` a l’aide de marqueurs microsatellites (Pr´ esentation de Teresa)
I Devant l’ordi :
I Lecture des 2 all` eles pr´ esents sur chaque marqueur : discussions avec le FCBA pour en stabiliser l’interpr´ etation I Nettoyage des donn´ ees : donn´ ees manquantes, all` eles nuls, etc I Analyses statistiques : Choix des mod` eles statistiques et
logiciels utilis´ es
Quelles cons´ equences des choix faits depuis
l’´ echantillonnage jusqu’` a la fa¸con d’analyser les donn´ ees ?
I A chaque r´ esultat est associ´ ee une probabilit´ e que ce r´ esultat soit vrai. Pour comprendre un r´ esultat il faut (essayer de) comprendre comment il a ´ et´ e produit et quelles incertitudes lui sont associ´ ees
I Une partie des chˆ ataigniers est exclue de l’analyse.
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Questions ”du terrain” et formulations ”de chercheur”
Du choix des chˆ ataigniers ` a g´ enotyper jusqu’aux r´ esultats : les
´ etapes
Un peu de g´ en´ etique pour comprendre la suite Quelques r´ esultats de g´ en´ etique
Quelle structuration des populations de chˆ ataignier de la zone d’´ etude ?
A quoi correspondent g´ en´ etiquement les vari´ et´ es g´ enotyp´ ees ? Conclusion
Annexes
Structure des populations : Qu´ esaco ?
I Dans notre cas, une d´ ecomposition de l’ensemble des chˆ ataigniers g´ enotyp´ es en sous-groupes d’individus assez proches g´ en´ etiquement
I Chaque individu va avoir une probabilit´ e d’appartenir ` a un groupe
I Cette d´ ecomposition se repr´ esente ` a l’aide de graphiques en 2D ou de phylog´ enies
A suivre : quelques exemples th´ eoriques
Exemple de forte structure
On parle de forte structuration lorsque les groupes sont tr` es
distincts les uns des autres et que les individus au sein des groupes
sont tr` es homog` enes.
Exemple de structure moyenne
Un groupe g´ en´ etique ici n’a pas d’autre signification que de
rapprocher entre eux les individus les plus ressemblants du point de
vue g´ en´ etique.
Exemple de faible structure
On parle de faible structuration lorsqu’il est difficile de distinguer
des groupes et que la diversit´ e des individus au sein des groupes
est grande.
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Questions ”du terrain” et formulations ”de chercheur”
Du choix des chˆ ataigniers ` a g´ enotyper jusqu’aux r´ esultats : les
´ etapes
Un peu de g´ en´ etique pour comprendre la suite Quelques r´ esultats de g´ en´ etique
Quelle structuration des populations de chˆ ataignier de la zone d’´ etude ?
A quoi correspondent g´ en´ etiquement les vari´ et´ es g´ enotyp´ ees ?
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Questions ”du terrain” et formulations ”de chercheur”
Du choix des chˆ ataigniers ` a g´ enotyper jusqu’aux r´ esultats : les
´ etapes
Un peu de g´ en´ etique pour comprendre la suite Quelques r´ esultats de g´ en´ etique
Quelle structuration des populations de chˆ ataignier de la zone d’´ etude ?
A quoi correspondent g´ en´ etiquement les vari´ et´ es g´ enotyp´ ees ? Conclusion
Annexes
Les donn´ ees
I 364 chˆ ataignier I 23 marqueurs
individu Marqueur1-1 Marqueur1-2 Marqueur2-1 Marqueur2-2
Arbre 1 214 214 138 138
Arbre 2 214 214 142 142
Arbre 3 214 226 138 142
Proximit´ e g´ en´ etique entre chˆ ataigniers
Chaque chˆ ataignier est repr´ esent´ e par un point sur le graphique
Choix du nombre de groupes (K) g´ en´ etiques
Il y a des groupes g´ en´ etiques mais leur nombre exact est difficile ` a
d´ eterminer
R´ epartition des chˆ ataigniers dans les groupes g´ en´ etiques
R´ epartition des terrains ´ echantillonn´ es dans les groupes g´ en´ etiques
Cultiv´ e/Forestier 1 2 3 4 5 6 Somme
Corse/Corse 7/1 1 18/68 3/1 29/70
Var/Var 1/27 1/27
Ard` eche 14 12 1 4 31
Gard 29 29
H´ erault 11 2 2 15
Ari` ege 1 12 13
Aveyron/Aveyron 1/1 3/7 4/8
Hautes-Pyr´ en´ ees 1 3 4
Limousin 40 40
Cantal 5 5
Aquitaine 1 5 6
Finist` ere 2 62 64
Basque 4 1 5
R´ epartition des chˆ ataigniers dans les groupes g´ en´ etiques
Distinction des cultiv´ es, forestiers et hybrides
R´ epartition des chˆ ataigniers dans les groupes g´ en´ etiques
Distinction par terrain pour les chˆ ataigniers cultiv´ es : Var
R´ epartition des chˆ ataigniers dans les groupes g´ en´ etiques
Distinction par terrain pour les chˆ ataigniers cultiv´ es : Ard` eche
R´ epartition des chˆ ataigniers dans les groupes g´ en´ etiques
Distinction par terrain pour les chˆ ataigniers cultiv´ es : Ari` ege
R´ epartition des chˆ ataigniers dans les groupes g´ en´ etiques
Distinction par terrain pour les chˆ ataigniers cultiv´ es : Hautes-Pyr´ en´ ees
R´ epartition des chˆ ataigniers dans les groupes g´ en´ etiques
Distinction par terrain pour les chˆ ataigniers cultiv´ es : Aveyron
R´ epartition des chˆ ataigniers dans les groupes g´ en´ etiques
Distinction par terrain pour les chˆ ataigniers cultiv´ es : Limousin
R´ epartition des chˆ ataigniers dans les groupes g´ en´ etiques
Distinction par terrain pour les chˆ ataigniers cultiv´ es : Corse
Exemples d’arbres et vari´ et´ es connues retrouv´ es dans les groupes g´ en´ etiques
I Groupe 1 : Imp´ eriale, Merle, Comballe, Pr´ ecoce de Vancs, Garinche,Bouche Rouge, Sardonne, Marron d’Olargues I Groupe 2 : Pato de Llop (1), Aguyane, Gˆ ene Longue,
Abourive de Montjaux, Pellegrine
I Groupe 5 : Izans 5-6-7, Dauphine, Fine de Bioule, Mamoye,
Delorte, Ruergue, Carive, Piale, Marron du coucou, Etivaude,
Marron de Chevanceau, Epinguaude, Rousse de Nay, Pato de
Llop (4) et Nouzillarde (5)
Exemples d’arbres et vari´ et´ es connues retrouv´ es dans les groupes g´ en´ etiques (analyse avec 12 marqueurs)
I Japonaise Bosc dans le mˆ eme groupe que Marsol, Marigoule, Bouche de B´ etizac et hybride INRA, Raigona1 (Espagne) I Greffon et porte-greffe g´ enotyp´ es ` a Foun d’Alet (09) dans le
mˆ eme groupe
I Tous les Varois sont un mˆ eme groupe avec les Savoye (2 et Bouby), Comballe, Gˆ ene et Pr´ ecoce de Vans
I Gˆ ene Longue (FCBA) et Gˆ ene pointue sont dans le groupe
”Varois” alors que Gˆ ene Ronde est dans un autre groupe
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Questions ”du terrain” et formulations ”de chercheur”
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´ etapes
Un peu de g´ en´ etique pour comprendre la suite Quelques r´ esultats de g´ en´ etique
Quelle structuration des populations de chˆ ataignier de la zone d’´ etude ?
A quoi correspondent g´ en´ etiquement les vari´ et´ es g´ enotyp´ ees ? Conclusion
Annexes
Exemple de chˆ ataigniers ”Gˆ ene” pr´ elev´ es dans diff´ erents terrains et proches g´ en´ etiquement
I Les 3 arbres pr´ elev´ es par le FCBA/CA dans les conservatoires d’Etoile-sur-Rhˆ one, de Fozi` eres (34) et les Arts-sur-Combes (34) ont le mˆ eme g´ enotype
I Ce g´ enotype est le mˆ eme que la Gˆ ene pointue chez Yvon Viala (PR) I La Gˆ ene du conservatoire Aveyronnais a le mˆ eme g´ enotype que 3
Gˆ enes de chez Yvon Viala.
I Ce g´ enotype diff` ere de la Gˆ ene Longue d’un all` ele sur deux par marqueur, sur 11 ` a 14 all` eles.
INRA Partenaire Nom All`eles manquants All`eles lus All`eles communs Groupes
par432 FCBA Gene Longue 0 48 48 Gene Longue
par444 FCBA Gene Longue 2 46 46 Gene Longue
par445 FCBA Gene Longue 2 46 46 Gene Longue
115B10 PR Genepointue 2 46 45 Gene Longue
Quelle diversit´ e g´ en´ etique des chˆ ataigniers ”PatoDeLlop” ?
PatoDeLlop correspond a plusieurs g´ enotypes
INRA Partenaire Nom All`eles manquants All`eles lus All`eles communs Groupes
115B12 R Pouech 0 48 48 PatoDeLlop
115D12 R PC2 0 48 48 PatoDeLlop
87D11 R Courtalas2 0 48 48 PatoDeLlop
88A1 R Fajolled’enhaut 0 48 48 PatoDeLlop
88B1 R FajolleH2 0 48 48 PatoDeLlop
88C5 R Tourtouse1 0 48 48 PatoDeLlop
88D5 R Tourtouse2 0 48 48 PatoDeLlop
88E1 R GrosseRousse 0 48 48 PatoDeLlop
88F3 R PatodeLoup 0 48 47 P 1 mutation
87A11 R Casterou5 2 46 46 P ou C
114H7 HP RousseMascle 6 42 42 P ?
87D9 R Berrete 4 44 42 Casterou2
87G10 R Casterou2 6 42 40 Casterou2
87C11 R Courtalas1 8 40 40 P ou C
87C12 R Engomer3 8 40 40 P ou C
87E11 R Courtalas5 8 40 40 P ou C
87F10 R Casterou1 8 40 40 P ou C
87H10 R Casterou3 8 40 40 P ou C
87F12 R Fabas11 6 40 34
114C7 HP Peou-Tibiran 0 48 27
88B5 R RoussePaulo 2 46 23
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Questions ”du terrain” et formulations ”de chercheur”
Du choix des chˆ ataigniers ` a g´ enotyper jusqu’aux r´ esultats : les
´ etapes
Un peu de g´ en´ etique pour comprendre la suite Quelques r´ esultats de g´ en´ etique
Quelle structuration des populations de chˆ ataignier de la zone d’´ etude ?
A quoi correspondent g´ en´ etiquement les vari´ et´ es g´ enotyp´ ees ?
R´ esultats cl´ es
I Des ”vari´ et´ es” ont voyag´ e et se retrouvent sur de nombreux territoires (Gˆ ene, Sardone, Nouzillarde, etc.)
I Il y a une forte proximit´ e g´ en´ etique entre certains terrains (Ari` ege et Hautes-Pyr´ en´ ees par exemple)
I Il y a des ”vari´ et´ e” / des chˆ ataigniers pr´ esents uniquement sur
un terrain d’apr` es notre ´ echantillonnage (La plupart des
vari´ et´ es corses par exemple)
Qu’est-ce qu’une vari´ et´ e embl´ ematique d’un territoire ?
Qu’est-ce qui fait la sp´ ecificit´ e d’un territoire castan´ eicole ?
Qu’est-ce qu’une vari´ et´ e embl´ ematique d’un territoire ?
Qu’est-ce qui fait la sp´ ecificit´ e d’un territoire castan´ eicole ?
Merci ` a tous !
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Contexte
Questions ”du terrain” et formulations ”de chercheur”
Du choix des chˆ ataigniers ` a g´ enotyper jusqu’aux r´ esultats : les
´ etapes
Un peu de g´ en´ etique pour comprendre la suite Quelques r´ esultats de g´ en´ etique
Quelle structuration des populations de chˆ ataignier de la zone d’´ etude ?
A quoi correspondent g´ en´ etiquement les vari´ et´ es g´ enotyp´ ees ? Conclusion
Annexes
Diversit´ e et structure du chˆ ataignier en dans la zone
´ etudi´ ee
Initialement :
I 1469 chˆ ataigniers ` a 13 SSRs dont 677 ont ´ et´ e g´ enotyp´ es plus pr´ ecis´ ement ` a 24 SSRs
I 531 Chˆ ataigniers cultiv´ es g´ enotyp´ es ` a 13 SSRs et 359 ` a 24 SSRs
Apr` es analyse :
I Exemple : 234 g´ enotypes uniques ` a 23 SSRs de chˆ ataignier cultiv´ es analys´ es
Indicateurs de diversit´ e et structure :
I Nombre de g´ enotypes uniques analys´ es : 364 (forestiers et cultiv´ es)
I Nombre d’all` eles sur 23 SSRs : 243 (entre 4 et 33 all` eles par
R´ epartition des chˆ ataigniers dans les groupes g´ en´ etiques
Distinction par terrain pour les chˆ ataigniers forestiers
Structuration des populations de cultiv´ es g´ enotyp´ es ` a 12 SSRs
PCA : PC1=6.024680, PC2=4.502580, PC3=4.171482,
PC4=3.243692, PC5=2.960544, PC6=2.865338
Structuration des populations de cultiv´ es g´ enotyp´ es ` a 24 SSRs : PCA et DA eigenvalues
PCA : PC1=6.116971, PC2=3.847028, PC3=3.591306,
PC4=3.328598, PC5=2.495681, PC6=1.966328
Arbre phylog´ en´ etique selon la proximit´ e g´ en´ etique des
chˆ ataigniers ´ echantillonn´ es sur les diff´ erents terrains
Echantillonnage al´ eatoire : la chˆ ataigneraie de Serge
I 3 groupes de chˆ ataigniers ressortent du g´ enotypage de la chˆ ataigneraie de Serge dont deux on ´ et´ e ph´ enotyp´ e
I Le groupe Murrate est situ´ e sur une chˆ ataigneraie tr` es proche g´ eographiquement mais appartenant ` a un autre propri´ etaire.
XdM a un chˆataignier Laporte Burg qui est identique sur les 7 marqueurs lisibles `a Murrate1. En revanche son Noire d’Izans semble aussi ˆetre un Murrate.
INRA Partenaire Nom All`eles manquants All`eles lus All`eles communs Groupes
114A7 Murrate2 Murrate 2 46 46 Murate ?
114H6 Murrate1 Murrate 4 44 27 Murate ?
114B7 Murrate3 Murrate 2 46 38 Murate ?
87H7 NoireIzans.Xav NoireIzans 10 38 22 Murate ?
114D6 Izans7 Graft 0 48 48 Izans
114B6 Izans5 Graft 0 48 48 Izans
114E6 Izans8 Graft 4 44 44 Izans
114H5 Izans3 Graft 2 46 46 Izans
114G6 Izans10 Graft 38 10 10 Izans ?
114C6 Izans6 Graft 0 48 48 NoireIzans
87F6 NoireIzans.Serg NoireIzans 4 44 44 NoireIzans
114F5 Izans1 Graft 2 46 46 NoireIzans
114G5 Izans2 Graft 2 46 46 NoireIzans
114A6 Izans4 Graft 2 46 46 NoireIzans
87G6 IzansBelle Graft 4 44 44 IzansBelle
114F6 Izans9 Graft 2 46 46 IzansBelle
